张永峰 开题报告(1)

中学物理数字化系统在中学物理探究性实验物理教学与物选题方向 中的应用与开发 理教学研究 学生姓名 张永峰 专业 物理学（师范） 年级、班级 2011级2班 论文题目 一、选题的来源、目的、意义和基本内容 选题来源：命题 选题目的：物理学是一门注重实验的学科,，既重视数字化系统运用到中学物理的实验教学中。现在的教育理念已经不是单纯的传授理论知识，,从单纯的理论传授转型到注重实验操作,从而加深理解,加强动手能力,这是物理教育的一种发展的必然趋势。在日常教学中,。新课标突出强调了要在教学中注重科学探究,体现科学的本质，,让学生在亲身体验做科学的探究过程中,不但获取科学知识,习得科学方法,同时激发学生爱科学的兴趣,培养他们终身学习和研究的科学态度和良好习惯,是人们关注的另一个重要的方面,也是新课标重点强调的一个观点。 基本内容： 第一部分：绪论（主要论述数字化系统运用与中学物理实验的意义以及现状、论文研究的背景及意义、主要研究内容。） 第二部分：数字化系统的简介。 第三部分：数字化系统应用于中学物理常见实验举例分析。 第四部分：开发设计一种数字化系统基于传感器的实验，并详细说明。 二、国内外研究综述 和世界先进水平相比，我国的物理学发展与规模总的说来是不高的，其根本原因之一就是我国物理学的实验基础还不够强大，尤其是我国基础教育的物理实验教学较为薄弱。2003年颁布新课标之后,全国绝大多数省份已进入新课标的教学实施。天津市第一中学于2004年1月在国内率先建立了第一个中学数字化实验室。江苏，浙江，广东，福建等几个经济发达省份依托发达的经济基础,也先后在本省中学建立了基于局域网传感器的数字化实验室。 英国在2000年制定了(信息技术能力)2000课程标准})通过国家统一课程标准,在科学教学内容中引入了信息技术的要求，在全国范围内掀起了基于多媒体和网络信息技术的学科课程改革的浪潮。 美国2061计划中强调了新技术引起的在教育方面的新用途和在技术教育中运用科学的重要性。 三、参考文献 [1] 刘云览.DIS实验技术在物理教学中的实践研究[D].华东师范大学物理系，2006 [2] 潘洪涛. 数字化信息系统实验室(DIS)应用研究--以高中物理实验教学为例[D].上海:上海师范大学,2007 四、指导教师意见 指导教师签名 年 月 日 五、学院毕业论文领导小组审核意见 领导小组组长签名 年 月 日 毕 业 论 文 开 题 报 告

题目：（ 2015 届）

性实验中的应用与开发

学院：物理电气信息学院 专业：物理学（师范） 年级：2011级 学号：12011244271 姓名：张永峰 指导教师：姚鸣

中学物理数字化系统在中学物理探究

一、 论文研究的意义和内容

DIS（Digital Information System）实验技术，又称“数字化信息系统”，是由“传感器＋数据采集器＋实验软件＋计算机”构成的新型实验系统。该系成功地克服了传统物理实验仪器的诸多弊端，有力地支持了信息技术与物理教学的全面整合。传感器支持下的物理实验。它是利用传感器和数据采集器等仪器采集实验数据然后传送到计算机，利用计算机对数据进行快速处理，分析后的数据由计算机进行显示。传感器主要包括电流、电压、压强、温度、声波、位移、力、磁、光电门等多种传感器。它们的主要功能是：实时地动态地测量各种物理量并把他们统一转化成电信号送入数据采集器。并且，多种传感器可以组合使用。 DIS（数字化信息系统）实验将实验数据数字化，在真实实验的基础上实现了信息技术与物理实验教学的整合，使用DIS实验系统能够完成力学、动学、电磁学、光学、热学及原子物理实验数百个，这恰好适合中学生的生理、心理需求，从而表现出强大的教育功能。DSI实验能激发学生学习的兴趣，是促进学生主动学习的一个有效方法，具有激励功能：实验能呈现物理学习所必须的感性资料，提供学习情景，具有情景功能；实验能点出问题的起点，拨动学生思维，能点出问题的关键，拨正思维方向，具有点拨功能；实验能揭示现象的本质，解释问题的原因，具有释疑功能；实验还能训练学生的思维，培养观察、操作能力，具有能力训练功能；实验有助于体验、认识和运用科学方法，有助于开展科学态度教育，有利于培养学生团结协作、积极进取的科学精神，具有教育功能；实验过程本身作为一种科学实践过程，能为培养学生的创新精神和实践能力提供有效的渠道和宽广的空间，具有实践创新功能。总之，DSI能将现代化的教育手段应用于教学，基于DSI的中学物理实验教学能实现“求知、应用、教育和发展”的教学功能，注重知识和技能的结合，强调物理规律形成的过程和探究方法，培养学生

的情感、态度和价值观，强调培养学生的创新精神、实践能力，收集、处理、使用信息的能力，发现、分析和解决实际问题的能力，形成科学态度，学会科学方法，具有独立思考、自主探究的精神与求实创新的意识。 基本内容：

第一部分：绪论（主要论述数字化系统运用与中学物理实验的意义以及现状、论文研究的背景及意义、主要研究内容。）

第二部分：数字化系统的简介。

第三部分：数字化系统应用于中学物理常见实验举例分析。

第四部分：开发设计一种数字化系统基于传感器的实验，并详细说明。 二、国内外文献综述

1.国内相关研究动态 和世界先进水平相比，我国的物理学发展与规模总的说来是不高的，其根本原因之一就是我国物理学的实验基础还不够强大，尤其是我国基础教育的物理实验教学较为薄弱。2003年颁布新课标之后,全国绝大多数省份已进入新课标的教学实施。沿海省份力度较大。天津市第一中学于2004年1月在国内率先建立了第一个中学数字化实验室。江苏，浙江，广东，福建等几个经济发达省份依托发达的经济基础,也先后在本省中学建立了基于局域网传感器的数字化实验室。 新科标在物理学科的教学中,明确提出并倡导学生在学习中学会学习,通过探究性的学习促进和提高学生的各方面能力。让学生在实际的探究活动中,掌握信息收集技术，信息处理方法,从而培养信息加工能力。新课程标准也对教师在

数字实验技术方面提出了新的要求,鼓励教师将数字多媒体的软件和硬件技术应用到物理实验中。新课程标准还在内容上新增加了传感器的知识,要学生从理论和实践上学习并使用传感器。理论研究方面,位于北京的中国教育学会（十一五）重点课题（信息技术与物理教学整合的模式与策略）己经于2005年结题出版,在信息技术与学科教学整合的理论研究方面走在了前列。

上面的表述足以说明,传感器进入课堂教学已成一个必然的趋势。而现在存在的问题是:以传感器结合计算机为核心的数字化实验室所提供的先进技术手段,给现在的中学物理教学,尤其是实验教学,提供了什么?具体说,在实践方面:就是与传统实验相比较,在哪些地方有提高,在哪些地方突破了传统实验难以进入的领域?在理念方面:如何利用这一先进的技术手段,落实新课标中倡导的新理念;在日常的课堂教学中,如何利用传感器和计算机技术提供的数字化平台,营造良好的学习氛围,提高教学效率,把学生真正带到自然科学的世界中遨游，学习,改变现在物理课教学不能令人满意的现状,更好地实现课堂教学目标。对这些问题,目前国内还缺少系统的研究和总结,还没有一本比较成熟，公认的系统研究报告出现。

2、国外研究现状

早在上世纪 70 年代，一些发达国家的实验在中学物理教学中已明显得到重视和加强，例如：据英国牛津大学教育学院 70 年代一份研究资料介绍,欧洲国家，中学最后两年（预科）的学生物理实验所占的比重较大。

英国在2000年制定了(信息技术能力-2000课程标准)，通过国家统一课程标准,在科学教学内容中引入了信息技术的要求，在全国范围内掀起了基于多媒体和网络信息技术的学科课程改革的浪潮。此举为英国将信息技术融入科学课程创造了条件。英国最早提出信息技术与学科课程的整合这个概念。他们认为（整合）是指技术与教学的融合,由此可见英国教育界对教育技术手段对教育改革带来影响的重视。英国在（整合）实践中强调以下原则:

(l)配合教学实践。信息通讯技术和学科课程整合,必须配合整个教学活动,不能是为了使用信息技术而使用,而要把信息通讯技术作为整个课程实施过程中的有机组成部分,从课程实施的最优化出发,有效地在教学过程中应用信息通讯技术。

(2)完成一定的教与学目标。在决定是否使用，以及什么时候使用信息通讯技术时,必须保证其目的在于能更好地完成一定的教学目标和学习目标。

(3)完成其他教学手段不能完成的任务。在学科教学中应用信息通讯技术,必须是完成依靠其他教学手段或教学媒体不能很好完成的教学任务。

美国2006计划中强调了新技术引起的在教育方面的新用途和在技术教育中运用科学的重要性。

三、论文大纲 第一章 绪论

1.1、选题研究的背景

1.2、国内外数字化系统的教育应用研究现状 1.3、论文的主要研究内容

第二章 论文相关概念界定

2.1、中学物理实验的概念界定 2.2、数字化系统界定

2.2.1、数字化系统的概述

2.2.2、数字化系统在物理实验中的应用

2.2.3、数字化系统在中学物理实验教学中的应用优势

第三章 实验部分 3.1举例分析

3.2、数字化系统应用于中学物理实验分析 3.2.1、实验目的及要求

3.2.2、实验器具的介绍（基于传感器） 3.2.3、实验原理 3.2.4、实验步骤

3.2.5、实验结果及分析

3.3 开发设计一种应用数字化系统的中学物理实验 3.3.1、实验目的及要求 3.3.2、实验器具的介绍 3.3.3、实验原理 3.3.4、实验步骤

3.3.5、实验结果及分析

3.3.6、实验可行性分析及此试验所突显的优势

第四章 结论与展望

四、 参考文献

[1] 田健.数字化实验技术在中学物理教学与实验中的功能研究[D].首都师范大学，2007

[2] 刘云览.DIS实验技术在物理教学中的实践研究[D].华东师范大学物理系，2006

[3] 潘洪涛. 数字化信息系统实验室(DIS)应用研究--以高中物理实验教学为例[D].上海:上海师范大学,2007

[4]白振宇.传统物理实验的数字化改进例解与启示[J].中小学信息技术教育,2007(5):36-37

[5]徐蓓蓓.物理DIS实验与探究式教学的整合和案例研究[D].华东师范大学，2010